[發明專利]一種隧道不良地質體微震超前探測系統及方法

有效

• 申請號: 201911045928.0
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110824550B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 李利平;靳昊;成帥;石少帥;周宗青;王升;胡慧江;高上
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18;G01V1/157;G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊曉冰

本發明公開了一種隧道不良地質體微震超前探測系統及方法，解決了超前地質預報和微震監測獨立監測和定位不準的問題；該裝置包括處理器、采集終端、設置于隧道一側的微震監測檢波器序列、設置于隧道另一側的超前探測檢波器序列以及設置在掌子面沿隧道軸線上的震源；所述微震監測檢波器序列和超前探測檢波器序列分別通過傳輸光纜與采集終端連接，將采集的微震信息傳輸給采集終端，所述采集終端對接收到的微震信息進行篩分處理后，傳輸給處理器；處理器對篩分后的微震信息進行數據處理和反演成像，實現了對掌子面前方的不良地質體定位以及對可能發生的地質災害演化態勢預測。

技術領域

本發明涉及隧道開挖技術領域，具體涉及一種可以用于隧道開挖等方面掌子面前方的不良地質體微震超前探測系統及方法。

背景技術

隧道開挖過程中，常遇各種不良地質體，倘若不能及時掌握掌子面前方不良地質體的信息，將會對隧道施工帶來很大的盲目性和危險性。因此，及時對掌子面前方的地質信息進行探測及對不良地質體進行動態實時監測顯得尤為重要。

目前，微震監測與超前預報方法種類繁多，現有的超前預報方法有HSP、TSP、TGP、TRT、TST、負視速度等各種超前預報方法；現有的微震監測方法有三分量檢波器監測、單分量檢波器監測及混合分量檢波器監測等。

發明人在研發過程中發現，現有的微震監測與超前預報方法未能將微震的動態實時監測，與超前地質預報的靜態探測進行有機結合，往往需要分開進行，工作繁瑣，時間成本高，耽誤施工。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種隧道不良地質體微震超前探測系統及方法，解決了超前地質預報和微震監測獨立監測和定位不準的問題。

本發明一方面提供的一種隧道不良地質體微震超前探測裝置的技術方案是：

一種隧道不良地質體微震超前探測裝置，該裝置包括處理器、采集終端、設置于隧道一側的微震監測檢波器序列、設置于隧道另一側的超前探測檢波器序列以及設置在掌子面沿隧道軸線上的震源；所述微震監測檢波器序列和超前探測檢波器序列分別通過傳輸光纜與采集終端連接，將采集的微震信息傳輸給采集終端，所述采集終端對接收到的微震信息進行篩分處理后，傳輸給處理器；處理器對篩分后的微震信息進行數據處理和反演成像，實現了對掌子面前方的不良地質體定位以及對可能發生的地質災害演化態勢預測。

進一步的，所述超前探測檢波器序列和微震監測檢波器序列中檢波器均為三分量光纖檢波器。

進一步的，所述震源為便攜可移動式電火花震源。

進一步的，所述采集終端包括光纖解調模塊和信號處理模塊，所述布里淵分布式光纖解調模塊包括干涉儀、密集波分復用器、光電探測陣列、ADC轉換器和FPGA，所述干涉儀接收微震監測檢波器序列和超前探測檢波器序列采集的微震信息，依次經過密集波分復用器、光電探測陣列、ADC轉換器和FPGA的預處理后，輸出給信號處理模塊，所述信號處理模塊對信息進行反卷積運算、定位及深度域偏移成像篩分處理后，輸出給處理器。

進一步的，所述處理器包括：

微震監測數據處理模塊，用于對篩分后的微震信息進行數據處理和反演成像，預測可能發生的不良地質災害演化態勢；

超前預報數據處理模塊，用于對篩分后的微震信息進行數據處理和反演成像，對前方的不良地質體進行超前預報。

進一步的，所述數據處理包括微震信息的相干性分析、波速場的分析、反卷積、極化特征分析的一項或多項。

本發明另一方面提供的一種隧道不良地質體微震超前探測裝置的技術方案是：

一種隧道不良地質體微震超前探測方法，該方法是基于如上所述的隧道不良地質體微震超前探測裝置，該方法包括以下步驟：